10kV配电网合环电流综合调控策略分析

唐海捷 何曦

摘 要：随着社会经济的不断发展，人们愈加重视用电安全问题。配电网供电是否可靠成为了人们关注的重点。合环技术的应用虽然在一定程度有效提升了配电网的供电安全，但也存在一些问题。本文通过对10kV配电网合环电流的综合调控，从配电网合环电流调控的研究现状、调控模型以及调控算法等方面进行研究，从而有效提升10kV配电网使用的可靠性。

关键词：配电网;合环电流;调控策略

引言：

目前我国10kV配电网普遍采用的是双环网的供电方式。通过开环、闭环相结合的方式使供电更加可靠。但也存在因合环点两端电压相差过大而导致合环电流过大，产生配电网运行安全的问题。本文通过综合考虑建立合环电流综合调控模型，从而制定出最佳的调控策略，提高配电网运行的安全性和可靠性。

1.配电网合环电流调控方法的研究现状

在国内，10kV的配电网采用开环运行，为确保安全对合环操作的研究主要集中在合环电流的算法及调控方法。目前常用的合环电流调控方法有两种：穷举法、智能优化算法。穷举法是指根据一定的顺序尝试不同的调控方法，通过调节变压器分接头和投切电容器组对合环电流进行调控，从而达到满足合环操作的条件。但此方法存在一定的盲目性，在遇到复杂的合环线路时不能及时给出有效可行的调控方案。智能优化法是指按照需求建立适合的合环电流调控模型，通过对多种调控方法的综合研究，采用人工智能算法得到最佳的调控策略。目前，我国在研究配电网合环电流调控方法还存在着一些问题，传统的合环电流计算方法已经难以适应如今的有源配电网，因此研究出适合的计算方法就需要优秀的研究学者不断的探索[1]。

2.合环电流综合调控模型

2.1目标函数

合环操作开始前，既要通过调控使合环电流达到最小，避免出现过载或跳闸现象，保证合环操作的安全性。同时也要考虑合环操作的经济适用性。合环支路电流fI的计算方法通常采用戴维南等值法[2]，因此合环操作安全性的目标函数为

3.10kV配电网合环电流综合调控策略研究

3.1合环电流综合控制数学模型

合环电流调控模型的多目标函数设定如下：

相应模型的约束条件可以细化为不等式约束以及等式约束这两种类别。其中，对于不等式约束条件而言，需要对包含在合环网络内的非合环支路的电流约束进行着重考量，需要参考的参数主要包括最大合环冲击电流的有效值（保证维持在低于相应支路电流瞬时速断保护整定值的状态）、合环稳态电流（保证维持在低于相应支路载量最大值的状态）。设定支路i的最大载量使用Imaxi进行表达;支路i的合环冲击电流有效值的最大值使用Imi进行表达;支路i的瞬时电流速断保护整定值使用Iseti进行表达，则有：

对于等式约束条件而言，需要完成对合环网络中所有节点的无功功率以及有功功率的有效平衡。设定合环网络中所有节点的有功功率使用Pi进行表达;合环网络中所有节点的无功功率使用Qi进行表达;合环网络中所有节点的数量使用N进行表达;节点i与j之间的支路电导使用Gij进行表达;节点i与j之间的支路电纳使用Bij进行表达;节点i与j之间的电压相角差使用θij进行表达，则有：

3.2合环电流的综合调控算法

和声搜索算法在合环电流的综合调控中能够发挥出较为理想的应用优势，其所需要使用的参数相对较少、原理与操作步骤简单，且能够更为快速地实现对最优解的形成与输出。和声搜索算法的主要操作步骤如下所示：对和声参数落实初始化处理，并以此为基础搭建起初始和声库，此时可以将1设定为新和声的微调幅度;判断[0，1]范围内随机数s1与HR之间的大小关系，如果判断s1较大，则在定义域内随机生成新和声，并跳转至判断是否存在和声微调操作步骤;如果判断s1较小，则需要从和声库内随机抽选出和声，并基于音调微调概率微调，形成新和声;判断是否存在和声微调操作，如判断结果为存在，则组织对和声库的更新，如判断结果为不存在，则直接跳转至判断迭代是否完成的步骤;判断迭代是否完成，如果判断结果为完成迭代则直接输出最优解，如果判断结构为未完成迭代则自动跳转回形成初始和声库步骤，循环整个操作，直至实现最优解的输出。

3.3最大合环冲击电流的精准算法

合环电流要同时兼顾合环稳态电流和合环冲击电流的大小。因此需要监测各支路的最大合环冲击电流是否越限。目前合环冲击电流的算法只考虑了最恶劣环境下的冲击电流，导致合环操作切实性的鉴定结果过于保守。因此通过对合环冲击电流计算模型进行分析，来获取最大合环冲击电流的精准算法。

通过对各支路最大合环冲击电流的研究，得出了最大合环冲击电流的精准算法[3]。首先，为确保算法的精准性，使参数初始化，让Δt=10-5s。由于合环网络各支路不同相的合环冲击电流直流分量不同，需建立A、B、C三相合环冲击电流计算模型;根据计算模型中各支路直流分量的初始值的正负确定最大合环冲击电流的极值点类型，从而确定极值点的位置，从时刻开始，根据极值点的定义每隔∆t校验一次，进而确定最大合环冲击电流。最后通过计算公式可求出最大合环冲击电流的有效值。

3.4合环电流的综合调控流程

從流程图可以看到，调控流程可分为电流把控、模型建立、求解模型和确定调控元件顺序四个部分。

电流检测环节就是在合环操作开始前对各支路的电流进行合理运算，通过运算结果对各支路电流进行分析是否越限，若出现越限情况，及时采取有效的调控策略。模型建立就是在合环操作安全、经济的基础上，建立最优化的目标函数，清晰地约束条件，从而建立综合调控模型。求解模型就是通过反向学习，对调控流程进行全面优化，对综合调控模型进行计算，获得Pareto的最优解集。明确调控元件顺序就是按照求解模型，运算出最优的调控策略。

结束语：

综上所述，随着我国经济的不断发展，本文对10kV配电网的供电的稳定和可靠性进行讨论研究，结合配电网合环电流调控方法的研究现状，构建出相对完善的对于10kV配电网合环电流的综合调控策略，大大满足了人们对于供电的需求，使合环技术得到更加广泛地使用。提出有效的合环电流综合调控策略具有重要现实意义和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]刘松，黄纯.10kV配电网合环电流综合调控策略研究[J].控制与信息技术，2019（06）： 24-28+35.

[2]刘松.10kV配电网合环电流计算及调控策略研究[D].湖南：湖南大学，2020.

[3]马云.10kV配电网合环电流综合调控的有效方法[J].电子元器件与信息技术，2021， 5（2）：103-104，121.